电力线路最大输送容量的研究计算

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电力线路最大输送容量的研究计算
李伟祥 王亚忠 单晓红
（广西电力职业技术学院，广西 南宁 530007）
【摘 要】电力线路的最大输送功率是调度人员和变电站值班员重视的问题。

文章以输电线路的极限传输角作为静态稳定条件，根据远距离输电线路的功角特性方程，得到输电线路静稳极限功率的算式，根据选择导线经济截面的公式，给出了电力线路经济输送容量的算式，根据10%电压损失下负荷距公式，给出了10%电压损失限定的最大允许输送功率的算式，根据导线容许发热条件限制给出了安全电流限制的最大允许输送容量算式。

分别给出500kv，220kv，110kv，35kv，10kv 线路最大输送功率的五个算例，算法和算例对运行人员计算电力线路的最大输送功率有借鉴作用。

【关键词】电力线路；输送容量；静稳极限；负荷距；经济容量；安全电流 【中图分类号】TM71 【文献标识码】A 【文章编号】1008-1151(2011)02-0110-03
（一）输电线路的自然功率
如图1所示，设
C
Z U I 22
&&=，设已知22,I U &&和波阻抗C
Z ，则线路首端电压的表达式为【1】
⎪⎭
⎪⎬⎫==l j l j e I I e U U ββ212
1&&&& （1） 上式表明，当负荷阻抗等于线路波阻抗时，线路上各点电压、电流只有相位差而无幅值差。

如果线路首端电压为额定电压N U 时，沿线各点电压均为N U ，这时输电线路传输的功率称为自然功率n P ，即
C
N
n Z U P 2=
（2）
图1 自然功率示意图
不同电压等级线路的自然功率如表1所示 表1 线路的自然功率（MW）
线路电压（kv）
单导线 分裂导线
35 3 110 30
220 120 160（双分裂） 500
900（四分裂）
根据（2）式和表1，可算出线路的波阻抗如表2所示。

表2 线路的波阻抗（Ω）
线路电压（kv）
单导线 分裂导线
35 408 110 403
220 403 302.5（双分裂） 500
336（四分裂）
（二）电力线路最大输送功率的四个限制条件
1.输电线路的输送功率【1】
l
P P n βδsin sin ⋅
= （3）
式中，n P ——线路的自然功率，δ——输电线路的允许传输角km 100/6,30~25o o o ==βδ，l 为线路长度。

当取o 30=δ时，得输电线路的静稳极限功率
l
P P n
w
j 6sin 30sin o = （4） 2.电力线路的经济输送容量
导线的经济截面J I A x a m = （5）
式中，x
a m I
为线路最大负荷电流，J 为线路的经济电流
密度，对于铝导线，当最大负荷利用小时h T x a m 3000≤时，
)(65.12mm A J ⋅=，h T x a m 5000~3000=时，)(15.12mm A J ⋅=，
h T x a m 5000=≥时，)(9.02mm A J ⋅=。

由I U S N 3=和（5）式，
可得线路的经济输送容量公式如下：
AJ U S N j j 3= （6）
【收稿日期】2010-12-13
【作者简介】李伟祥（1958－），男，广西电力职业技术学院工程师，从事电力职业技术实训教学和电气设备检修和运行的研究；王亚忠（1959－），男，广西电力职业技术学院副教授，从事电力职业技术教育和电力系统经济运行研究；单晓红（1961－），女，广西电力职业技术学院高级实验师，从事电力职业技术实验、实训教学和电力系统经济运行的分析研究。

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式中，A 为导线标称截面，J 为经济电流密度。

3.10%电压损失限制的最大输送容量
由文献[2]和[3]中可查得相应电压级，电压损失在N U U %10%=Δ时的负荷距)(km MW L P M ⋅⋅=，则得线路电
压损失不超过10%的最大允许输送功率
L
M P x a m =
2 （7）
式中，M ——负荷距)(km MW ⋅，L ——线路长度（km ）。

4.导线容许发热条件限制的最大输送容量
查文献[3]可得铝导线在C o 25时的安全电流l a I ，实际环境温度下的修正系数θK ，则实际允许电流为l a I K θ按发热条件确定的导线最大允许输送容量为
l a N x a m I K U S θ3= （8）
（三）算例
例一，某500kv 线路，最高气温C °
=45θ，采用导线LGJQ—300×4，线路长99.0cos ,6000,1000===ϕh T km l x
a m 试求其
最大输送容量。

解：（1）经济输送容量
AJ U S N j j 3==)(3.935109.0430050033
MW =×××××−
（2）静稳极限功率
)(6.51960
sin 30sin 900sin sin MW l P P n w j =×=⋅
=°
°βδ
（3）发热条件限制的最大输送容量
查文献[3]得)(4690,74.0A I K l a ×==θ，所以 )(176810
469074.0500333
MVA I K U S l a N x a m =×××××==−θ
结论：采用4×LGJQ—300的四分裂500kv 线路，当输送距离1000km 时，决定其输送容量的是静稳极限功率，仅为519MW，小于线路的经济输送容量935MW，应采用串联电容补偿来缩短电气距离或设置线路中点电源，把长线分成短线，以提高线路的输送功率。

例二，某220kv 线路，9.0cos ,5500,300===ϕh T km l x a m ，采用LGJ—240导线，求其最大允许输送容量。

解：（1）10% 电压损失限制的最大输送容量 查文献[3]得 M = 14680（MW.km），则 )(49300
14680
2
MW L M P
x a m ≈==
（2）经济输送容量
AJ U S N j j 3==49)(9.82109.024022033
〉=××××−MW
（3）静稳极限功率
49)(3.194)
36sin(30sin 403220sin sin 22〉=××=⋅=°
°MW l Z U P C N w
j βδ （4）导线安全电流允许的最大输送容量
查文献[3]得，安全电流74.0,45,610===°θθK C A I l a 则
49)(1721061074.0220333〉=××××==−MVA I K U S l a N x a m θ
结论：220kv 线路输送距离达300km 时，决定其最大输送容量的是10%电压损失限制条件。

例三，某100km 的110kv 线路，C h T x a m °===40,9.0cos ,5500θϕ,采用LGJ—120导线，求其最大允许输送容量。

解：（1）10% 电压损耗限制的最大输送容量
查文献[3]得，LGJ—120导线的负荷距M =2545（MW.km）, 则
)(45.25100
25452
MW L M P
x a m ===
（2）经济输送容量，h T x a m 5500=时，)(9.02mm A J ⋅=，所以
AJ U S N j j 3==1)(57.20109.012011033
x a m P MW 〈=××××−
（3）静稳极限功率
1
)(6.1436
sin 30sin 403110sin sin 22
x a m C N w j P MW l Z U P 〉=×=⋅=
°
°βδ
（4）导线安全电流允许的最大输送容量
查文献[3]得，C °=40θ时，81.0=θK ，LGJ—120的
A I l a 380=，所以
)(64.5838.081.011033MVA I K U S l a N x a m =×××==θ
结论：100km 长的110kv 线路，采用LGJ—120导线时，线路的经济输送容量为20MW，最大允许输送容量为25MVA。

例四，某35kv 线路，线路长30公里，85.0cos =ϕ，采用LMJ—95导线，负荷距M =PL = 212（MW.km），求其最大允许输送容量。

（已知h T x a m 4500=，215.1mm A J ⋅=）
解：（1）10%电压损失限制的最大输送容量 )(730212
2
MW L
M P
x a m ===
（2）经济输送容量
AJ U S N j j 3==)(6.615.195353MW =×××
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（3）静稳极限功率
)(48)
3.06sin(30sin 40835sin sin 2
2MW l Z U P C N
w j =××=⋅=
°°
βδ
（4）导线安全电流允许的最大输送容量 查文献[3]得，
A
I l a 380=，81.0=θK ，则
)(1610
33581.035333
MVA I K U S l a N x a m =××××==−θ
结论：30公里长的35kv 线路，采用LMJ—95导线时，经济输送容量为6.6MW，最大允许输送功率为7MW。

例五，某10kv 线路，线路长度10km，85.0cos =ϕ，C °=40θ,采用LMJ—50导线，
负荷距M =PL =11600（kw.km）,求其最大允许输送功率。

（已知h T x a m 4000=，215.1mm A J ⋅=）
解：（1）10%电压损失限制的最大输送功率 )
(116010
11602
MW L M P
x a m ===
（2）经济输送容量
AJ U S N j j 3==)(9.99515.150103kw =××× （3）静稳极限功率 )(11700)
1.06sin(30sin 40810sin sin 22
kw l Z U P C N w
j =××=⋅=°
°βδ （4）导线安全电流允许的最大输送容量 查文献[3]得，LMJ—50导线的A I l a 220=，81.0=θK ，
C °=40θ，则
)(308622081.01033kVA I K U S l a N x a m =×××==θ
结论：10公里长的10km 线路，采用LMJ—50导线时，
线路经济输送功率为995 kw，最大允许输送功率为1160 kw。

（四）结束语
综上所述，可得出以下结论：
（1）电力线路最大输送功率的四个限制条件是：①静稳极限功率；②线路经济输送容量；③10%电压损失的负荷距给定的最大输送功率；④导线容许极限的最大输送容量。

（2）影响500kv 远距离输电线路输送容量的限制因素主要是静稳极限功率和经济容量。

（3）影响220kv、110kv 线路输送容量的主要因素是10%电压损失限制和经济容量。

（4）影响35kv、10kv 线路输送容量的主要因素也是10%电压损失限制和经济容量。

【参考文献】
[1] 杜文学.电力系统[M].北京:中国电力出版社,2007.
[2] 电力工业部电力规划设计总院.电力系统设计手册[M]. 北
京:中国电力出版社,1998.
[3] 曾昭桂.输配电线路运行和检修[M].北京:中国电力出版
社,2007.
（上接第134页）
（4）引入“导师负责、联合指导”的机制。

由于我院专业的特殊性，有部分同学的毕业设计是需要在当地的移动或者电信等部门完成，针对这种情况，我们引入了“导师负责、联合指导”的机制，对这部分同学配备校内校外两个指导教师，校内的指导教师负责提供毕业设计的思路及论文的指导工作，校外的指导教师负责毕业设计步骤的具体实施。

（5）引入创新团队模式。

对于一些能够和实际紧密结合，较好培养创新精神的课题可以让学生以创新团队的形式共同完成，培养学生的创新和团队精神。

（6）搞好产学研相结合，充分利用校内外的教育资源，
为毕业设计营造良好的创新教育氛围。

3.设计创新能力评价指标体系
（1）在毕业设计的评分标准中加入创新能力评价因子，视学生的不同情况，给予适当的奖励。

（2）对于参加过电子设计竞赛或信息安全竞赛等具有创新精神项目的同学，视工作量的多少，允许直接进入论文答辩环节。

经过几年的探索，我们体会到通过以上措施的实施，充分调动了教师和学生在毕业设计中的积极性，学生的创新能力得到了很大的提高，我院本科毕业设计论文质量连续四年名列学校第一，共有11名学生毕业论文获得浙江省优秀毕业设计论文奖。

【参考文献】
[1] 肖亮,韦志辉,吴慧中.本科毕业设计创新团队模式的研究
与实践[J].理工高教研究,2005,(6).
[2] 张倩,李志民,赵宇.本科毕业设计教学中结合科研项目培
养学生的科研能力与创新能力[J].西安建筑科技大学学报(社会科学版),2006,(2).
[3] 李志伟.毕业设计的理论与实践[J].现代教育工程,200l,(6).
[4] 盘雍,羊彦,段哲民,等.研究毕业设计指导方法提高实践教
学质量[J].西北工业大学学报(社会科学版),2001,(2).
[5] 刘小燕,颜东煌,李学文,等.结台科研与工程设计改革桥梁
毕业设计教学[J].高等教育研究学报,2004,(4).。